FR2953024A1 - METHOD OF BALANCING AN ACCELERATION SENSOR AND SENSOR THUS BALANCED - Google Patents
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Abstract
Procédé d'équilibrage d'un capteur d'accélération (11) comportant un substrat (12) et une masse sismique (13), le capteur d'accélération (11) ayant une première et une autre première électrode (1, 1') fixées sur un premier côté (10 du substrat (12), entre la première et l'autre première électrode (1, 1'), il y a des contre-électrodes (14) de la masse sismique (13), le capteur d'accélération (11) comporte d'un côté (20), d'autres secondes électrodes (2') et sur un quatrième côté (40) en regard du second côté (20), d'autres quatrièmes électrodes (20). Dans une première étape, on applique une première tension d'excitation pour exciter une première excursion de la masse sismique (3) dans une première direction (110), cette première tension étant pratiquement identique, dans une seconde étape, on compense le premier débattement en appliquant une première tension de compensation aux autres secondes et autres quatrièmes électrodes (2', 4').A method of balancing an acceleration sensor (11) having a substrate (12) and a seismic mass (13), the acceleration sensor (11) having a first and another first electrode (1, 1 ') fixed on a first side (10 of the substrate (12), between the first and the other first electrode (1, 1 '), there are counter electrodes (14) of the seismic mass (13), the sensor the acceleration (11) comprises on one side (20), other second electrodes (2 ') and on a fourth side (40) opposite the second side (20), other fourth electrodes (20). in a first step, a first excitation voltage is applied to excite a first excursion of the seismic mass (3) in a first direction (110), this first voltage being practically identical, in a second step the first deflection is compensated by applying a first compensation voltage to the other seconds and other fourth electrodes (2 ', 4').
Description
1 Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé d'équilibrage d'un capteur d'accélération comportant un substrat et une masse sismique, le capteur d'accélération ayant des premières électrodes et d'autres premières électrodes fixées sur un premier côté du substrat, des contre-électrodes de la masse sismique sont placées entre les premières et les autres premières électrodes, le capteur d'accélération comporte d'un côté, d'autres secondes électrodes et d'autres quatrièmes électrodes sur un quatrième côté en regard du second côté. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method of balancing an acceleration sensor comprising a substrate and a seismic mass, the acceleration sensor having first electrodes and other first electrodes fixed on a first side. of the substrate, counter-electrodes of the seismic mass are placed between the first and the other first electrodes, the acceleration sensor comprises on one side, other second electrodes and other fourth electrodes on a fourth side opposite on the second side.
L'invention concerne également un capteur d'accélération pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. Etat de la technique On connaît de manière générale de tels procédés. A titre d'exemple, selon le document US 5 618 989 A, on connaît un capteur d'accélération capacitif ayant au moins une masse sismique, mobile. La masse sismique peut être déplacée par une accélération et elle comporte au moins une électrode mobile par rapport à une électrode fixe en formant avec celle-ci au moins une capacité de mesure. Il est prévu au moins une autre électrode fixe qui reçoit une tension électrique pour exercer une force sur la masse sismique. L'autre électrode sert au même autocontrôle du capteur d'accélération. Au cours du test automatique, le débattement (ou excursion) de la masse sismique par rapport au substrat ne s'obtient pas sous l'effet d'une autre force d'accélération mais par une action électrostatique entre les autres électrodes et la masse sismique simulant une excursion de la masse sismique par rapport au substrat. Cela permet d'effectuer un essai ou d'équilibrer le capteur d'accélération indépendamment de toute force d'accélération réelle. Exposé et avantages de l'invention L'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que dans une première étape, on applique une première tension d'excitation pratiquement identique aux premières électrodes et autres premières électrodes pour exciter une première excursion de la masse sismique dans une première direction et dans une seconde étape, on compense le premier débattement en appliquant The invention also relates to an acceleration sensor for implementing such a method. STATE OF THE ART These methods are generally known. By way of example, according to document US Pat. No. 5,618,989 A, a capacitive acceleration sensor having at least one mobile seismic mass is known. The seismic mass may be displaced by acceleration and has at least one movable electrode relative to a fixed electrode forming at least one measuring capacitance therewith. At least one other fixed electrode is provided that receives an electrical voltage to exert a force on the seismic mass. The other electrode serves the same self-checking of the acceleration sensor. During the automatic test, the deflection (or excursion) of the seismic mass with respect to the substrate is not obtained under the effect of another acceleration force but by an electrostatic action between the other electrodes and the seismic mass. simulating an excursion of the seismic mass with respect to the substrate. This makes it possible to test or balance the acceleration sensor independently of any real acceleration force. DESCRIPTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION The invention relates to a method of the type defined above, characterized in that in a first step, a first substantially identical excitation voltage is applied to the first electrodes and other first electrodes to excite a first excursion of the seismic mass in a first direction and in a second step, the first deflection is compensated by applying
2 une première tension de compensation aux autres secondes et autres quatrièmes électrodes. L'invention concerne également un capteur d'accélération pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. 2 a first compensation voltage to the other seconds and other fourth electrodes. The invention also relates to an acceleration sensor for implementing such a method.
Le procédé de compensation du capteur d'accélération et le capteur d'accélération ainsi compensé présentent vis-à-vis de l'état de la technique l'avantage de permettre une compensation (ou équilibrage) significativement plus simple et plus économique du capteur d'accélération. En particulier, par comparaison à l'état de la technique, il ne faut aucune modification supplémentaire des structures pour compenser le capteur d'accélération, ni de patte de raccordement supplémentaire pour brancher des structures supplémentaires. Ainsi, de manière avantageuse, on économise de la surface sur la puce et de ce fait, des coûts. The compensation method of the acceleration sensor and the acceleration sensor thus compensated have, with respect to the state of the art, the advantage of allowing a significantly simpler and more economical compensation (or balancing) of the sensor. 'acceleration. In particular, in comparison with the state of the art, no further structural modifications are required to compensate for the acceleration sensor, nor is there any additional connection lug for connecting additional structures. Thus, advantageously, it saves the surface on the chip and therefore costs.
De manière avantageuse, dans le procédé de l'invention, pour compenser le capteur d'accélération, on utilise uniquement les électrodes qui existent de toute façon dans le cas d'un capteur d'accélération à deux et/ou plusieurs axes. Ces avantages sont liés à ce que le premier débattement de la masse sismique est généré par les premières et autres premières électrodes. Les premières et autres premières électrodes entre les-quelles on a les contre-électrodes de la masse sismique, font partie d'un dispositif capacitif différentiel. Dans le mode de fonctionnement du capteur d'accélération, on a ainsi une exploitation différentielle de l'accélération de la masse sismique dans la direction perpendiculaire à la première direction par rapport au substrat. Pour générer le premier débattement, on branche les premières et autres premières électrodes en commun à un potentiel pratiquement identique. Cela se traduit en ce que les contre-électrodes, sous l'effet de l'action électrostatique avec les premières et les autres premières électrodes, subissent une force de dé- battement dans la première direction. A ce moment les contre-électrodes sont notamment attirées dans l'intervalle entre les premières électrodes et les autres premières électrodes, si bien que la masse sismique se déplace en direction des premières et autres électrodes par rapport au substrat. Ce mouve- Advantageously, in the method of the invention, to compensate the acceleration sensor, only the electrodes that exist anyway in the case of an acceleration sensor with two and / or more axes are used. These advantages are related to the fact that the first deflection of the seismic mass is generated by the first and other first electrodes. The first and other first electrodes between which the counter-electrodes of the seismic mass are formed form part of a differential capacitive device. In the mode of operation of the acceleration sensor, there is thus a differential operation of the acceleration of the seismic mass in the direction perpendicular to the first direction relative to the substrate. To generate the first travel, the first and other first electrodes are connected in common to a virtually identical potential. This results in that the counter electrodes, under the effect of the electrostatic action with the first and the other first electrodes, undergo a thrust force in the first direction. At this time the counter-electrodes are in particular attracted in the interval between the first electrodes and the other first electrodes, so that the seismic mass moves towards the first and other electrodes relative to the substrate. This movement
3 ment est compensé par une première tension de compensation appliquée aux autres secondes et aux autres quatrièmes électrodes. Les autres secondes électrodes, et ainsi notamment une partie d'un second dispositif capacitif différentiel sur le second côté du capteur d'accéléra- tion muni des autres secondes électrodes et des secondes électrodes, avec entre les autres secondes électrodes et les secondes électrodes de nouveau des contre-électrodes de la masse sismique et le second dispositif capacitif différentiel est prévu en mode de fonctionnement du capteur d'accélération pour exploiter de manière différentielle l'accélération de la masse sismique en mode parallèle ou antiparallèle de la première direction. De façon analogue, les autres quatrièmes électrodes font notamment partie d'un quatrième dispositif capacitif différentiel prévu sur le côté opposé et participant également à l'exploitation différentielle de l'accélération de la masse sismique, dans la direction parallèle ou la di- rection antiparallèle à la première direction. La seconde et la troisième direction sont de préférence alignées perpendiculairement à la première direction. Le premier débattement génère alors une augmentation de la distance (ou en variante une réduction de la distance) entre les autres secondes électrodes et les contre-électrodes correspondantes ou entre les autres quatrièmes électrodes et les contre-électrodes correspondantes, qui compensent la première tension de compensation appliquée aux autres secondes et autres quatrièmes électrodes. L'amplitude de la première tension de compensation constitue ainsi une mesure de l'équilibrage du capteur d'accélération. 3 is compensated by a first compensation voltage applied to the other seconds and to the other fourth electrodes. The other second electrodes, and thus in particular a part of a second differential capacitive device on the second side of the acceleration sensor provided with the other second electrodes and the second electrodes, with between the other second electrodes and the second electrodes again. counter-electrodes of the seismic mass and the second differential capacitive device is provided in the operating mode of the acceleration sensor for differentially exploiting the acceleration of the seismic mass in parallel or antiparallel mode of the first direction. Similarly, the other fourth electrodes are part of a fourth differential capacitive device provided on the opposite side and also participating in the differential operation of the acceleration of the seismic mass, in the parallel direction or the antiparallel direction. in the first direction. The second and third directions are preferably aligned perpendicular to the first direction. The first deflection then generates an increase in the distance (or alternatively a reduction in the distance) between the other second electrodes and the corresponding counter-electrodes or between the other fourth electrodes and the corresponding counter-electrodes, which compensate the first voltage of compensation applied to the other seconds and other fourth electrodes. The amplitude of the first compensation voltage thus constitutes a measurement of the acceleration sensor balancing.
Une telle compensation est effectuée de préférence pendant le fonctionnement, dans la position d'utilisation et/ou à l'emplacement d'installation du capteur d'accélération. En variante, le procédé selon l'invention est exécuté pendant ou directement après la fabrication du capteur d'accélération. Such compensation is preferably performed during operation, in the position of use and / or at the installation location of the acceleration sensor. Alternatively, the method according to the invention is executed during or directly after the manufacture of the acceleration sensor.
De manière préférentielle, le capteur d'accélération est prévu pour fonctionner dans un système de sécurité et/ ou de confort d'un véhicule automobile et le capteur d'accélération comporte d'une manière particulièrement préférentielle, un capteur d'accélération à deux axes avec seulement une masse sismique pour détecter deux accé- lérations orthogonales (par exemple suivant l'axe longitudinal du véhi- Preferably, the acceleration sensor is designed to operate in a safety and / or comfort system of a motor vehicle and the acceleration sensor comprises, in a particularly preferred manner, a two-axis acceleration sensor. with only one seismic mass to detect two orthogonal acceleration (for example along the longitudinal axis of the vehicle).
4 cule pour la fonction de maintien en pente (« hill-hold »), et sur l'axe transversal pour le système ESP). Le capteur d'accélération comporte notamment un capteur d'accélération en technique micromécanique. Le substrat comporte de préférence un substrat semi-conducteur et d'une manière particulièrement préférentielle, un substrat de silicium. Suivant un développement préférentiel, le capteur d'accélération comporte sur un troisième côté en regard du premier côté, les troisièmes et autres troisièmes électrodes fixées au substrat et entre ces troisièmes électrodes et autres troisièmes électrodes, il y a des contre-électrodes de la masse sismique ; le capteur d'accélération comporte en outre des secondes électrodes sur le second côté, et des quatrièmes électrodes sur le quatrième côté, et dans une troisième étape, on applique aux troisièmes électrodes et autres troisièmes électrodes, une seconde tension d'excitation pratiquement identique pour exciter une 15 seconde excursion de la masse sismique dans une troisième direction ; dans une quatrième étape, on compense la seconde excursion en appliquant une seconde tension de compensation aux secondes et aux quatrièmes électrodes. La troisième direction est notamment antiparallèle à la première direction si bien que de manière avantageuse, on compense 20 le capteur d'accélération dans les deux directions, à la fois dans la di-rection parallèle et dans la direction antiparallèle à la première direction. De façon avantageuse, le capteur d'accélération est de préférence symétrique pour compenser le long de la première direction, une compensation selon la troisième direction. 25 Selon un autre développement préférentiel, entre les secondes électrodes et les autres secondes électrodes, il y a les contre-électrodes de la masse sismique et dans une cinquième étape, on applique aux secondes électrodes et autres secondes électrodes, une troisième tension d'excitation, pratiquement identique, pour exciter un 30 troisième débattement de la masse sismique dans une seconde direction, et dans une sixième direction, on compense le troisième débatte-ment en appliquant une troisième tension de compensation aux autres premières et autres troisièmes électrodes. La seconde direction est notamment la direction perpendiculaire à la première direction si bien que 35 de manière avantageuse, on pourra compenser ou équilibrer le capteur d'accélération à la fois le long de la première direction et aussi dans la direction perpendiculaire à la première direction. Selon un autre développement préférentiel, entre les quatrièmes et les autres quatrièmes électrodes, il y a des contre-électrodes 5 de la masse sismique ; dans une septième étape, on applique une quatrième tension d'excitation pratiquement identique aux quatrièmes électrodes et aux autres quatrièmes électrodes pour exciter selon un quatrième débattement, la masse sismique le long d'une quatrième di-rection et dans une huitième étape, on compense le quatrième débatte-ment en appliquant une quatrième tension de compensation à la première et à la troisième électrode. La quatrième direction est notamment la direction antiparallèle à la seconde direction, si bien que de manière avantageuse, on pourra compenser le capteur d'accélération, perpendiculairement à la première direction, à la fois parallèlement au 15 montage antiparallèle de la seconde direction. L'invention concerne également un procédé d'équilibrage d'un capteur d'accélération selon lequel le capteur d'accélération comporte sur un troisième côté, à l'opposé du premier côté, des troisièmes électrodes et autres troisièmes électrodes fixées au substrat et le cap- 20 teur d'accélération comporte en outre sur le second côté, les secondes électrodes et sur le quatrième côté, les quatrièmes électrodes ; entre les secondes et les autres secondes électrodes, entre les troisièmes et les autres troisièmes électrodes, et entre les quatrièmes et les autres quatrièmes électrodes, il y a les contre-électrodes de la masse sismique ; le 25 capteur d'accélération comporte un substrat formé par une électrode plate solidaire du substrat qui est pratiquement parallèle à un plan d'extension principal du substrat et chevauche au moins en partie la masse sismique en dessous du plan d'expansion principal ; dans une neuvième étape, on applique à la première et aux autres étapes, la pre- 30 mière, la troisième, et l'autre troisième, pratiquement la même cinquième tension d'excitation pour exciter un cinquième débattement de la masse sismique dans la direction de la masse sismique et dans une dixième étape, on compense le cinquième débattement en appliquant une cinquième tension de compensation à l'électrode plate. 4 cule for the hill-hold function, and on the transverse axis for the ESP system). The acceleration sensor comprises in particular an acceleration sensor in micromechanical technique. The substrate preferably comprises a semiconductor substrate and, in a particularly preferred manner, a silicon substrate. According to a preferred development, the acceleration sensor comprises on a third side facing the first side, the third and third third electrodes fixed to the substrate and between these third electrodes and other third electrodes, there are counter-electrodes of the mass. seismic; the acceleration sensor further comprises second electrodes on the second side, and fourth electrodes on the fourth side, and in a third step, a second substantially identical excitation voltage is applied to the third electrodes and other third electrodes for excite a second excursion of the seismic mass in a third direction; in a fourth step, the second excursion is compensated by applying a second compensation voltage to the second and fourth electrodes. The third direction is especially antiparallel to the first direction so that the acceleration sensor is advantageously compensated in both directions, both in the parallel direction and in the antiparallel direction in the first direction. Advantageously, the acceleration sensor is preferably symmetrical to compensate along the first direction, compensation in the third direction. According to another preferred development, between the second electrodes and the other second electrodes, there are the counter electrodes of the seismic mass and in a fifth step, a second excitation voltage is applied to the second electrodes and other second electrodes. , substantially identical, for exciting a third travel of the seismic mass in a second direction, and in a sixth direction, compensating the third debate by applying a third compensation voltage to the other first and other third electrodes. The second direction is in particular the direction perpendicular to the first direction so that, advantageously, it will be possible to compensate or balance the acceleration sensor both along the first direction and also in the direction perpendicular to the first direction. According to another preferred development, between the fourth and the fourth fourth electrodes, there are counter-electrodes 5 of the seismic mass; in a seventh step, applying a fourth excitation voltage substantially identical to the fourth and fourth electrodes to excite the seismic mass along a fourth di-rection in a fourth deflection and in an eighth step, the compensation is compensated for. the fourth debate by applying a fourth compensation voltage to the first and third electrodes. The fourth direction is in particular the antiparallel direction in the second direction, so that advantageously, the acceleration sensor, perpendicular to the first direction, can be compensated both parallel to the antiparallel arrangement of the second direction. The invention also relates to a method of balancing an acceleration sensor according to which the acceleration sensor comprises on a third side, opposite to the first side, third electrodes and other third electrodes fixed to the substrate and the Acceleration sensor further comprises on the second side, the second electrodes and on the fourth side, the fourth electrodes; between the seconds and the other second electrodes, between the third and the third third electrodes, and between the fourth and the fourth fourth electrodes, there are the counter-electrodes of the seismic mass; the acceleration sensor comprises a substrate formed by a flat electrode integral with the substrate which is substantially parallel to a main extension plane of the substrate and at least partially overlaps the seismic mass below the main expansion plane; in a ninth step, the first and the third steps, the first, the third, and the third, are applied to substantially the same fifth excitation voltage to excite a fifth deflection of the seismic mass in the direction of the seismic mass and in a tenth step, the fifth deflection is compensated by applying a fifth compensation voltage to the flat electrode.
6 De façon avantageuse, on équilibre ainsi le capteur d'accélération vis-à-vis de la cinquième direction perpendiculaire au plan principal d'extension ; par comparaison avec l'état de la technique, il ne faut pour cela aucune structure supplémentaire. Advantageously, the acceleration sensor is thus balanced with respect to the fifth direction perpendicular to the main plane of extension; in comparison with the state of the art, this does not require any additional structure.
Le procédé selon l'invention s'appliqua ainsi avantageusement à la fois à des capteurs « dans le plan » et aussi à des capteurs « hors du plan ». Le capteur d'accélération est réalisé spécialement pour que la cinquième excursion soit provoquée par une asymétrie entre le côté supérieur et le côté inférieur, respectifs, des premières et autres premières, des troisièmes et autres troisièmes électrodes, de sorte qu'en appliquant la cinquième tension d'excitation, on génère une force électrostatique de différence appliquée à la masse sismique en direction du substrat ou dans la direction opposée. L'électrode plate est de préférence installée perpendiculairement au plan principal d'extension entre le substrat et la masse sismique. En variante, l'électrode plate comprend une électrode plate de couvercle, et/ou le capteur d'accélération comporte une autre électrode plate sous la forme d'une électrode plate de couvercle, de façon que la masse sismique soit installée perpendiculairement au plan principal d'extension entre l'électrode de couvercle et le substrat. Selon un autre développement préférentiel, dans une neuvième étape, on applique la cinquième tension d'excitation en outre aux secondes, aux autres secondes, aux quatrièmes et autres quatrièmes électrodes, de façon à obtenir un cinquième débattement relati- vement régulier. A titre d'exemple, on évite ainsi de générer un couple. Selon un autre développement dans une onzième étape, on compare la première tension d'excitation à la première tension de compensation, la seconde tension d'excitation à la seconde tension de compensation, la troisième tension d'excitation à la troisième tension de compensation, la quatrième tension d'excitation à la quatrième tension de compensation et/ou la cinquième tension d'excitation à la cinquième tension de compensation. De manière avantageuse, on permet ainsi une quantification de la sensibilité du capteur d'accélération par rapport à la première, la seconde, la troisième, la quatrième et/ou la cinquième direction pour équilibrer le capteur d'accélération par rapport à la pre- The method according to the invention thus advantageously applied both to sensors "in the plane" and also to sensors "out of the plane". The acceleration sensor is specially designed so that the fifth excursion is caused by an asymmetry between the respective upper and lower sides, first and other first, third and third third electrodes, so that by applying the fifth excitation voltage, an electrostatic difference force is generated applied to the seismic mass in the direction of the substrate or in the opposite direction. The flat electrode is preferably installed perpendicular to the main plane of extension between the substrate and the seismic mass. Alternatively, the flat electrode comprises a flat lid electrode, and / or the acceleration sensor has another flat electrode in the form of a flat lid electrode, so that the seismic mass is installed perpendicular to the main plane. extending between the lid electrode and the substrate. According to another preferred development, in a ninth step, the fifth excitation voltage is additionally applied to the seconds, to the other seconds, to the fourth and fourth fourth electrodes, so as to obtain a fifth relatively regular clearance. By way of example, it avoids generating a torque. According to another development in an eleventh step, comparing the first excitation voltage with the first compensation voltage, the second excitation voltage with the second compensation voltage, the third excitation voltage with the third compensation voltage, the fourth excitation voltage at the fourth compensation voltage and / or the fifth excitation voltage at the fifth compensation voltage. Advantageously, a quantization of the sensitivity of the acceleration sensor with respect to the first, the second, the third, the fourth and / or the fifth direction is thus allowed to balance the acceleration sensor with respect to the first one.
7 mière, la seconde, la troisième, la quatrième et/ ou la cinquième direction. L'invention concerne également un capteur d'accélération configuré pour la mise en oeuvre du procédé développé ci-dessus. 7, second, third, fourth and / or fifth direction. The invention also relates to an acceleration sensor configured for implementing the method developed above.
Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre un capteur d'accélération correspondant à un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 montre un second mode de réalisation d'un capteur d'accélération selon l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention Dans les différentes figures, on utilisera les mêmes réfé- rences pour désigner les mêmes éléments qui ne seront en principe décrits qu'une seule fois. La figure 1 montre un capteur d'accélération 11 selon un premier mode de réalisation de l'invention. Le capteur d'accélération 11 a un substrat 12 avec un plan principal d'extension 100 et une masse sismique 13. La masse sismique 13 a une structure essentiellement rectangulaire parallèle au plan principal d'extension 100 avec quatre côtés, à savoir un premier côté 10, un second côté 20, un troisième côté 30 et un quatrième côté 40. Des contre-électrodes 14 reliées solidairement à la masse sismique 13 viennent en saillie à partir du premier, du second, du troisième et du quatrième côté 10, 20, 30, 40 de la masse sismique 13. Sur le premier côté 10, les contre-électrodes 14 forment avec les premières et les autres premières électrodes 1, 1', un dispositif capacitif de différence avec chaque fois une contre-électrode 14 entre une première électrode 1 et une autre première électrode 1'. Drawings The present invention will be described below in more detail by means of exemplary embodiments shown in the accompanying drawings in which: FIG. 1 shows an acceleration sensor corresponding to a first embodiment of the invention. FIG. 2 shows a second embodiment of an acceleration sensor according to the invention. DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION In the various figures, the same references will be used to designate the same elements which will in principle only be described once. Figure 1 shows an acceleration sensor 11 according to a first embodiment of the invention. The acceleration sensor 11 has a substrate 12 with a main extension plane 100 and a seismic mass 13. The seismic mass 13 has a substantially rectangular structure parallel to the main extension plane 100 with four sides, namely a first side 10, a second side 20, a third side 30 and a fourth side 40. Counter electrodes 14 integrally connected to the seismic mass 13 project from the first, second, third and fourth sides 10, 20, 30, 40 of the seismic mass 13. On the first side 10, the counter electrodes 14 form with the first and the other first electrodes 1, 1 ', a capacitive difference device with each time a counter-electrode 14 between a first electrode 1 and another first electrode 1 '.
Le mouvement de la masse sismique 13 par rapport au substrat 12 le long d'une seconde direction 120 parallèle au plan principal d'extension 100 produit ainsi une réduction de l'intervalle entre les contre-électrodes 14 et les premières électrodes 1 et une augmentation de l'intervalle entre les contre-électrodes 14 et les autres premières électrodes 1'. Ces variations de distance sont exploitées de manière dif- The movement of the seismic mass 13 with respect to the substrate 12 along a second direction 120 parallel to the main plane of extension 100 thus produces a reduction in the gap between the counter-electrodes 14 and the first electrodes 1 and an increase the gap between the counter-electrodes 14 and the other first electrodes 1 '. These variations in distance are exploited differently.
8 férentielle et servent à détecter une accélération du capteur d'accélération 11 par rapport à la seconde direction 120. De façon analogue au premier dispositif capacitif de différence, le capteur d'accélération 11 comporte un second dispositif capa- citif de différence sur le second côté 20, un troisième dispositif capacitif de différence sur le troisième côté 30, et un quatrième dispositif capacitif de différence sur le quatrième côté 40. Le troisième dispositif capacitif de différence sert également à détecter une accélération du capteur d'accélération 11 par rapport à la seconde direction 120 (c'est-à-dire de manière parallèle ou antiparallèle à la seconde direction 120), alors que le second et le quatrième dispositif capacitif de différence sert à la détection des accélérations du capteur d'accélération 11 par rapport à une première direction 110 perpendiculaire à la seconde direction 120 et parallèle au plan principal d'extension 100 (cette direction est parallèle ou antiparallèle à la seconde direction 120). On décrira ci-après à l'aide de la figure 1, un procédé selon l'invention correspondant à un premier mode de réalisation de l'invention ; dans une première étape, on applique une première tension d'excitation égale aux premières électrodes et aux autres premières élec- trodes 1, 1' pour une première excursion de la masse sismique 3 dans la première direction 110. Les contre-électrodes 14 correspondantes sont ainsi attirées dans les intervalles entre les premières et les autres premières électrodes 1, 1' par effet électrostatique. En même temps, dans une seconde étape, on compense cette première excursion en ap- pliquant une première tension de compensation aux autres secondes et autres quatrièmes électrodes 2', 4' pour une juste compensation. La comparaison entre la première tension d'excitation et la première tension de compensation ainsi nécessaire donne une mesure de la sensibilité du capteur d'accélération 11 vis-à-vis d'une excursion dans la première direction 110. De façon analogue, dans la troisième étape, on applique aux troisièmes électrodes et autres troisièmes électrodes 3, 3' du troisième dispositif capacitif de différence, une seconde tension d'excitation, pratiquement égale, pour générer une seconde excursion de la masse sismique 3 dans une troisième direction 130 ; dans une quatrième 8 and are used to detect an acceleration of the acceleration sensor 11 relative to the second direction 120. In a similar manner to the first capacitive difference device, the acceleration sensor 11 comprises a second capacitance difference device on the second side 20, a third capacitive difference device on the third side 30, and a fourth capacitive difference device on the fourth side 40. The third capacitive difference device is also used to detect acceleration of the acceleration sensor 11 relative to the second direction 120 (that is to say parallel or antiparallel to the second direction 120), while the second and the fourth capacitive difference device is used for detecting accelerations of the acceleration sensor 11 relative to a first direction 110 perpendicular to the second direction 120 and parallel to the main plane of extensi on 100 (this direction is parallel or antiparallel to the second direction 120). A method according to the invention corresponding to a first embodiment of the invention will be described below with reference to FIG. in a first step, a first excitation voltage is applied equal to the first electrodes and to the other first electrodes 1, 1 'for a first excursion of the seismic mass 3 in the first direction 110. The corresponding counter electrodes 14 are thus attracted in the gaps between the first and the other first electrodes 1, 1 'by electrostatic effect. At the same time, in a second step, this first excursion is compensated by applying a first compensation voltage to the other seconds and other fourth electrodes 2 ', 4' for fair compensation. The comparison between the first excitation voltage and the first compensation voltage thus necessary gives a measurement of the sensitivity of the acceleration sensor 11 with respect to a excursion in the first direction 110. Similarly, in the third step, applying to the third electrodes and other third electrodes 3, 3 'of the third capacitive difference device, a second excitation voltage, substantially equal, to generate a second excursion of the seismic mass 3 in a third direction 130; in a fourth
9 étape, on compense le second débattement en appliquant une seconde tension de compensation à la seconde et à la quatrième électrode 2, 4 et la comparaison entre la seconde tension d'excitation et la seconde tension de compensation, nécessaire, constitue une mesure de la sensibili- té du capteur d'accélération 11 vis-à-vis d'une excursion dans la troisième direction 130. En outre, dans une cinquième étape, on applique aux secondes électrodes et aux autres secondes électrodes 2, 2' du second dispositif capacitif de différence, une troisième tension d'excitation essentiellement égale pour générer une troisième excursion de la masse sismique 13 dans la seconde direction 120 ; dans une sixième étape, on compense cette troisième excursion en appliquant une troisième tension de compensation aux autres premières et aux autres troisièmes électrodes 1', 3'. Ensuite, dans une septième étape, on applique aux qua- trièmes électrodes et aux autres quatrièmes électrodes 4, 4' du quatrième dispositif capacitif de différence, une quatrième tension d'excitation pratiquement égale pour générer une quatrième excursion de la masse sismique 3 dans une quatrième direction 140 ; dans une huitième étape, on compense la quatrième excursion en appliquant une quatrième tension de compensation aux premières et aux troisièmes électrodes 1, 3. A partir de la comparaison entre la troisième et la quatrième tension d'excitation et de la troisième et de la quatrième tension de compensation, on génère une mesure de la sensibilité du capteur d'accélération 11 vis-à-vis du débattement dans la troisième et la qua- trième direction 130, 140. Ce procédé selon l'invention correspondant au premier mode de réalisation permet ainsi de compenser dans la première, la seconde, la troisième et la quatrième direction 110, 120, 130, 140. La figure 2 montre un capteur d'accélération 11 corres- pondant à un second mode de réalisation de l'invention qui correspond pratiquement au capteur d'accélération 11 de la figure 1 ; le capteur d'accélération 11 comporte une électrode de surface 15 solidaire du substrat 12 et perpendiculaire au substrat 12, c'est-à-dire dans une cinquième direction 150 entre le substrat 12 et la masse sismique 13. In step 9, the second clearance is compensated by applying a second compensation voltage to the second and fourth electrodes 2, 4 and the comparison between the second excitation voltage and the second necessary compensation voltage is a measure of the sensitivity of the acceleration sensor 11 to an excursion in the third direction 130. In addition, in a fifth step, the second electrodes and the other second electrodes 2, 2 'of the second capacitive device are applied to the second electrodes difference, a third excitation voltage substantially equal to generate a third excursion of the seismic mass 13 in the second direction 120; in a sixth step, this third excursion is compensated by applying a third compensation voltage to the other first and third third electrodes 1 ', 3'. Then, in a seventh step, a fourth substantially equal excitation voltage is applied to the fourth and fourth electrodes 4, 4 'of the fourth difference capacitance device to generate a fourth excursion of the seismic mass 3 in a second phase. fourth direction 140; in an eighth step, the fourth excursion is compensated by applying a fourth compensation voltage to the first and third electrodes 1, 3. From the comparison between the third and the fourth excitation voltage and the third and fourth electrodes compensation voltage, it generates a measurement of the sensitivity of the acceleration sensor 11 vis-à-vis the displacement in the third and the fourth direction 130, 140. This method according to the invention corresponding to the first embodiment allows thus compensating in the first, second, third and fourth directions 110, 120, 130, 140. FIG. 2 shows an acceleration sensor 11 corresponding to a second embodiment of the invention which corresponds substantially to the acceleration sensor 11 of Figure 1; the acceleration sensor 11 comprises a surface electrode 15 integral with the substrate 12 and perpendicular to the substrate 12, that is to say in a fifth direction 150 between the substrate 12 and the seismic mass 13.
Dans une neuvième étape exécutée en particulier après la huitième In a ninth step executed especially after the eighth
10 étape décrite à la figure 1, on applique aux premières, aux autres premières, aux secondes, aux autres secondes, aux troisièmes, aux autres troisièmes, aux quatrièmes, et aux autres quatrièmes électrodes 1, 1', 2, 2', 3, 3', 4, 4' une cinquième tension d'excitation pratiquement iden- tique pour générer une cinquième excursion de la masse sismique 13 dans la cinquième direction 150 ; dans une dixième étape, on compense la cinquième excursion en appliquant une cinquième tension de compensation à l'électrode de surface (ou électrode plate) 15 pour compenser ou équilibrer le capteur d'accélération 11 dans la cinquième direction 150. En variante, le capteur d'accélération 11 a une autre électrode de surface (ou électrode plate) 15' sous la forme d'une électrode de couvercle, pour que la masse sismique 13 soit installée le long de la cinquième direction 150, entre le substrat 12 et l'autre électrode de surface 15, et permette ainsi de compenser dans la direction antipa- rallèle à la cinquième direction 150.20 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 step described in Figure 1, it applies to the first, the other first, second, the other seconds, the third, the third third, the fourth, and the other fourth electrodes 1, 1 ', 2, 2', 3 , 3 ', 4, 4' a fifth substantially identical excitation voltage for generating a fifth excursion of the seismic mass 13 in the fifth direction 150; in a tenth step, the fifth excursion is compensated by applying a fifth compensation voltage to the surface electrode (or flat electrode) 15 to compensate or balance the acceleration sensor 11 in the fifth direction 150. In a variant, the sensor the acceleration electrode 11 has another surface electrode (or flat electrode) 15 'in the form of a cover electrode, so that the seismic mass 13 is installed along the fifth direction 150, between the substrate 12 and the another surface electrode 15, and thus compensates in the antipallel direction in the fifth direction 150.20 NOMENCLATURE OF THE MAIN ELEMENTS
1 Première électrode 1' Autre première électrode 2 Seconde électrode 2' Autre seconde électrode 3 Troisième électrode 3' Autre troisième électrode 4 Quatrième électrode 4' Autre quatrième électrode 10 Premier côté 11 Capteur d'accélération 12 Substrat 13 Masse sismique 14 Contre-électrode 15 Electrode plate 15' Electrode plate Second côté 30 Troisième côté 20 40 Quatrième côté 100 Plan principal d'extension 110 Première direction 120 Seconde direction 130 Troisième direction 140 Quatrième direction 150 Cinquième direction30 1 First electrode 1 'Other first electrode 2 Second electrode 2' Other second electrode 3 Third electrode 3 'Other third electrode 4 Fourth electrode 4' Other fourth electrode 10 First side 11 Acceleration sensor 12 Substrate 13 Seismic mass 14 Counter-electrode 15 Flat electrode 15 'Flat electrode Second side 30 Third side 20 40 Fourth side 100 Main extension 110 First direction 120 Second direction 130 Third direction 140 Fourth direction 150 Fifth direction30
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